Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến và xuất khẩu gỗ của Việt Nam giữ vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đưa Việt Nam trở thành quốc gia đứng thứ 5 thế giới, thứ 2 châu Á và đứng đầu khu vực Đông Nam Á về xuất khẩu gỗ và lâm sản. Tuy nhiên, ngành chế biến gỗ trong nước đang đối mặt với thách thức lớn khi nguồn nguyên liệu gỗ nội địa ngày càng khan hiếm và hơn 80% gỗ nguyên liệu phục vụ sản xuất phải nhập khẩu từ nước ngoài. Trong bối cảnh chi phí nguyên vật liệu đầu vào tăng cao và yêu cầu cạnh tranh quốc tế khắt khe, việc tối ưu hóa quy trình sản xuất nhằm nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ và giảm thiểu tỷ lệ khuyết tật trở thành bài toán sống còn đối với các doanh nghiệp sản xuất đồ gỗ nội thất.

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Bạch Phước Thiện được thực hiện tại Công ty TNHH Thương mại Xây dựng Sản xuất Trường Tiền dưới sự hướng dẫn của TS. Hoàng Thị Thanh Hương (Khoa Lâm Nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh). Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán khảo sát thực tế quy trình sản xuất dòng sản phẩm tủ quần áo gỗ tự nhiên kết hợp gỗ ghép, nhằm đánh giá các thông số kỹ thuật và đề xuất giải pháp cải tiến dây chuyền.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài gồm 6 nội dung cụ thể:

  1. Khảo sát nguồn nguyên liệu đầu vào và các yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm tủ quần áo.
  2. Khảo sát đặc điểm, hình dáng, kết cấu và thông số kỹ thuật của sản phẩm tủ quần áo.
  3. Khảo sát quy trình công nghệ gia công sản phẩm qua từng công đoạn sản xuất.
  4. Tính toán tỷ lệ lợi dụng gỗ qua các công đoạn gia công trong xưởng sản xuất.
  5. Tính toán tỷ lệ và các dạng khuyết tật phát sinh từ khâu nguyên liệu đến các công đoạn sản xuất.
  6. Phân tích, đánh giá quy trình và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm tủ quần áo gỗ Walnut (óc chó) ghép và các nguồn nguyên liệu, máy móc thiết bị liên quan tại xưởng.
  • Phạm vi không gian: Phân xưởng sản xuất của Công ty TNHH TM XD SX Trường Tiền (địa chỉ trụ sở: 48 Nguyễn An Ninh, Phường 14, Quận Bình Thạnh, TP. Hồ Chí Minh).
  • Phạm vi thời gian: Khảo sát thu thập số liệu thực tế được thực hiện từ ngày 08/10/2022 đến ngày 22/12/2022; khóa luận hoàn thành vào tháng 02/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận vận dụng lý thuyết về công nghệ chế biến lâm sản, giải phẫu gỗ, tính chất cơ lý gỗ và nguyên lý tổ chức dây chuyền công nghệ gia công mộc. Nghiên cứu tập trung khảo sát các đặc tính cơ lý và cấu tạo hiển vi của ba loại gỗ chính có tại nhà máy: gỗ Óc chó (Walnut - Juglans nigra), gỗ Sồi trắng (White Oak - Quercus alba) và gỗ Thông (Pinus spp.).

Chỉ tiêu cơ lý Gỗ Walnut (Óc chó) Gỗ Sồi trắng (White Oak) Gỗ Thông
Khối lượng thể tích (độ ẩm 12%) 660 – 720 kg/m³ 755 kg/m³ 550 kg/m³
Độ bền uốn tĩnh 117 MPa 102,3 MPa 80 MPa
Độ bền nén dọc thớ 64 MPa 50,8 MPa 39 MPa
Hệ số co rút thể tích 0,37 - 0,45
Độ ẩm thăng bằng - - 11,49%

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

  • Phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên và kiểm định độ tin cậy thống kê: Lấy mẫu khảo sát khuyết tật nguyên liệu trên 9 kiện gỗ Walnut (270 tấm). Số lượng mẫu quan sát được kiểm tra thông qua công thức xác định độ tin cậy với sai số tương đối $e = 0,03$ (độ chính xác 97%) và độ tin cậy 95% ($t_\alpha = 1,96$). Kết quả tính toán số mẫu tối thiểu $n_{ct} = 0,72 \le n_0 = 30$, chứng minh tập mẫu 270 tấm bảo đảm độ tin cậy khoa học.
  • Phương pháp phân tích quy trình công nghệ: Sử dụng công cụ quan sát trực tiếp, đồng hồ bấm giờ, thước kẹp, thước dây để theo dõi các thao tác gia công, lập biểu đồ gia công mộc và xây dựng phiếu công nghệ cho từng chi tiết.
  • Phương pháp tính toán thể tích và tỷ lệ lợi dụng gỗ: Thể tích chi tiết được tính bằng công thức $V_i = a \times b \times c \times n \times 10^{-9}\text{ (m³)}$, trong đó $a, b, c$ lần lượt là chiều dày, chiều rộng, chiều dài (mm) và $n$ là số lượng chi tiết. Tỷ lệ lợi dụng gỗ qua từng công đoạn được tính theo $K = (V_s / V_t) \times 100%$, với $V_s$ là thể tích sau gia công và $V_t$ là thể tích trước gia công. Tỷ lệ lợi dụng gỗ toàn bộ quy trình là tích số tỷ lệ của các công đoạn thành phần: $K = K_1 \times K_2 \times \dots \times K_i$.
  • Phương pháp tính toán tỷ lệ khuyết tật: Xác định tỷ lệ phần trăm khuyết tật $P = (P_1 + P_2 + \dots + P_n)/n$ dựa trên số chi tiết hỏng so với tổng số chi tiết theo dõi ở từng khâu.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu sơ cấp thu thập trực tiếp tại các phân xưởng sản xuất, dữ liệu thứ cấp từ hồ sơ quản lý kỹ thuật, hồ sơ máy móc và đơn hàng thực tế của Công ty Trường Tiền, kết hợp các báo cáo của Tổng cục Lâm nghiệp và Hiệp hội Gỗ và Lâm sản Việt Nam (VIFOREST).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương 1 trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh ngành chế biến gỗ Việt Nam phát triển nhanh nhưng phụ thuộc lớn vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu. Tác giả nhấn mạnh ý nghĩa khoa học và thực tiễn của việc khảo sát quy trình công nghệ sản xuất tủ quần áo tại Công ty Trường Tiền nhằm tìm ra các khâu gây thất thoát nguyên liệu, từ đó đề ra giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ. Chương này cũng xác định rõ giới hạn nghiên cứu về chủng loại sản phẩm, nguyên liệu gỗ chính và phạm vi theo dõi tỷ lệ lợi dụng, tỷ lệ khuyết tật.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 tổng hợp bức tranh toàn cảnh về hoạt động chế biến và xuất khẩu đồ gỗ của Việt Nam và thế giới trong giai đoạn 2020–2022. Nội dung nêu rõ các thị trường xuất khẩu trọng điểm (Hoa Kỳ chiếm 38–44%, EU chiếm 28–30%, Nhật Bản chiếm 12–15%), cùng những thách thức từ vụ việc điều tra gian lận xuất xứ tủ gỗ của Bộ Thương mại Hoa Kỳ (DOC), biến động lạm phát và đứt gãy chuỗi cung ứng.

Tiếp đó, chương giới thiệu chi tiết về Công ty TNHH TM XD SX Trường Tiền (thành lập năm 1996, Giám đốc: Tôn Thất Hảo, sản xuất đồ gỗ nội thất xuất khẩu sang Anh, Pháp, Đức, Mỹ), phân tích cơ cấu tổ chức bộ máy quản lý và thống kê hiện trạng máy móc thiết bị tại nhà máy.

Nhóm máy / Thiết bị gia công Số lượng Xuất xứ
Máy cắt ngắn / Máy cắt ngang 4 Pháp
Máy Ripsaw 3 Đài Loan
Máy bào (2 mặt, 4 mặt, bào cuốn, bào thẩm) 11 Đài Loan
Máy nhám thùng (khổ 600, 1000, 1200 mm) 3 Đài Loan, Ý
Máy cắt góc 45° 4 Đài Loan
Máy đánh mộng (đa năng, măng cá, 2 đầu, nhiều lỗ) 6 Đài Loan
Máy khoan (khoan đứng, khoan nằm 8 mũi, khoan 4 mũi) 6 Việt Nam, Đài Loan
Máy phay tubi (1 trục, 2 trục) 4 Pháp, Đài Loan
Máy đục mộng vuông, máy tiện, máy Router đứng 7 Việt Nam, Đài Loan

Chương 3: Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 thiết lập hệ thống mục tiêu, nội dung và các công thức toán học - thống kê phục vụ việc tính toán các chỉ số sản xuất. Tác giả chi tiết hóa phương pháp lấy mẫu kiểm định độ tin cậy ngẫu nhiên ($n = 270$, $p = 0,0481$, $q = 0,9519$, $t_\alpha = 1,96$), quy trình đo đạc kích thước thô và kích thước tinh của từng chi tiết bằng phần mềm Microsoft Excel và AutoCAD, cùng phương pháp lập phiếu công nghệ và biểu đồ phân tích lưu trình gia công.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 là phần nội dung trọng tâm của khóa luận, phản ánh toàn bộ các kết quả khảo sát và tính toán thực nghiệm:

  • Đặc tính nguyên liệu đầu vào: Khảo sát 270 tấm gỗ Walnut đầu vào ghi nhận 43 tấm có khuyết tật (tỷ lệ 15,48% ~ 15,93%). Khuyết tật nứt tét chiếm tỷ lệ cao nhất với 4,81% (13 tấm), tiếp theo là mắt chết (2,95%), mắt sống (2,22%), tim gỗ (2,22%), cong vênh (1,85%), lẹm vỏ (1,48%) và mục chiếm thấp nhất với 1,11% (3 tấm). Độ ẩm nguyên liệu đầu vào đạt từ 8–12%.
  • Thông số kết cấu sản phẩm Tủ quần áo: Kích thước tinh tổng thể gồm chiều cao 2890 mm, chiều dài 2198 mm, chiều rộng 600 mm. Kết cấu tủ được chia thành 5 cụm chi tiết với tổng thể tích gỗ tinh là 0,3748 m³:
Cụm chi tiết Các chi tiết chính Số loại chi tiết Thể tích gỗ tinh (m³)
Cụm nóc tủ Ván nóc, đai nóc (1, 2, 3) 4 0,0272
Cụm thân tủ Ván hông (trái, phải 1, phải 2), sườn, ván hậu, ngăn tầng, bồ đỡ, thanh chắn, cửa ngăn tầng 16 0,2338
Cụm hộc kéo Hông khung ngăn kéo, thanh chắn, đai ngang, đai dọc, mặt hộc, hông hộc, hậu hộc, đáy hộc kéo 8 0,0695
Cụm đáy tủ Ván đáy, bồ đỡ đáy, đai đáy 3 0,0276
Cụm chân đế Đai ngang, đai dọc, bo liên kết 3 0,0167
Toàn bộ sản phẩm 34 danh mục chi tiết cấu thành 34 0,3748
  • Vật tư phụ kiện và liên kết: Sử dụng vít đầu bằng ren dày (M4xØ8x30: 90 con; M4xØ8x40: 120 con; M4xØ8x50: 58 con), ray bi 3 tầng khổ 12,5x45x400 mm (3 bộ), bản lề bật Ø40 (8 cái), kết hợp đinh công nghiệp chữ U, đinh chữ I và keo dán.
  • Quy trình sản xuất ván Walnut ghép: Gỗ xẻ sấy $\rightarrow$ Cắt ngắn $\rightarrow$ Rong cạnh $\rightarrow$ Bào 2 mặt $\rightarrow$ Lựa phôi $\rightarrow$ Lăn keo $\rightarrow$ Ghép tấm $\rightarrow$ Ổn định ván $\rightarrow$ Thành phẩm ván ghép.
  • Quy trình công nghệ tổng quát: Gồm 5 công đoạn: Pha phôi - sơ chế $\rightarrow$ Tinh chế $\rightarrow$ Lắp ráp $\rightarrow$ Trang sức bề mặt $\rightarrow$ Bao bì, đóng gói.
  • Tỷ lệ lợi dụng gỗ: Đạt 84,49% ở công đoạn pha phôi; 80,14% ở công đoạn tinh chế; tổng tỷ lệ lợi dụng gỗ của toàn bộ quy trình sản xuất tủ là 67,71%.
  • Tỷ lệ khuyết tật qua các công đoạn: Nguyên liệu đưa vào sản xuất có tỷ lệ khuyết tật 2,12%; công đoạn pha phôi là 1,97%; công đoạn tinh chế là 2,02%; công đoạn lắp ráp là 3,94%; công đoạn trang sức bề mặt là 1,33%.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương 5 tổng kết các chỉ số kỹ thuật chính đạt được trong đề tài, đánh giá ưu điểm và mặt hạn chế của dây chuyền sản xuất tại xưởng Trường Tiền. Trên cơ sở đó, tác giả đưa ra các kiến nghị kỹ thuật cụ thể nhằm hạn chế khuyết tật và nâng cao tỷ lệ thu hồi gỗ.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã định lượng hóa toàn bộ các thông số kỹ thuật cốt lõi trong dây chuyền sản xuất tủ quần áo gỗ Walnut ghép tại Công ty Trường Tiền bằng hệ thống số liệu thực nghiệm:

Chỉ số theo dõi Tỷ lệ lợi dụng gỗ ($K$) Tỷ lệ khuyết tật ($P$)
Nguồn nguyên liệu thô đầu vào - 15,48%
Nguyên liệu đưa vào dây chuyền sản xuất - 2,12%
Công đoạn Pha phôi - sơ chế 84,49% 1,97%
Công đoạn Tinh chế 80,14% 2,02%
Công đoạn Lắp ráp - 3,94%
Công đoạn Trang sức bề mặt - 1,33%
Toàn bộ quy trình sản xuất 67,71% -

Các giải pháp kỹ thuật do tác giả đề xuất:

  • Giải pháp xử lý nguyên liệu: Tận dụng các thanh gỗ bị nứt tét đầu hoặc lẹm vỏ bằng cách cắt ngắn, hạ quy cách kích thước để chuyển sang gia công các chi tiết phụ có kích thước nhỏ hơn (bồ đỡ, đai nóc, bo liên kết). Các khuyết tật mắt sống, tim gỗ không nằm ở vị trí chịu lực được xử lý bằng bột gỗ trộn keo 502 và bột trét đồng màu.
  • Cải tiến gá đặt và công cụ chặn: Bổ sung cữ chặn chuẩn xác cho các máy khoan đứng và máy phay tubi nhằm khắc phục triệt để sai số vị trí lỗ khoan, hạn chế hiện tượng nứt toác chi tiết khi bắn vít ở khâu lắp ráp (nguyên nhân đẩy tỷ lệ khuyết tật lắp ráp lên 3,94%).
  • Tối ưu hóa điều kiện mặt bằng và bảo dưỡng thiết bị: Thường xuyên kiểm tra góc cắt của lưỡi cưa đĩa, độ sắc của dao bào và bảo dưỡng các dòng máy cũ nhằm giảm thiểu hiện tượng mẻ cạnh phôi; bố trí lại luồng di chuyển giữa tổ sơ chế và tổ tinh chế để phôi không bị va đập trầy xước.

Đóng góp của đề tài: Khóa luận đã cung cấp bộ thông số định mức nguyên liệu chi tiết (34 danh mục chi tiết, thể tích $0,3748\text{ m³}$), bảng phân loại 7 dạng khuyết tật gỗ Walnut và xây dựng đầy đủ phiếu công nghệ, sơ đồ lưu trình gia công cho sản phẩm tủ quần áo thực tế tại doanh nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Phạm vi khảo sát thực tế giới hạn trên một dòng sản phẩm đơn lẻ (Tủ quần áo gỗ Walnut ghép theo đơn đặt hàng của Công ty Kiến Phát).
  • Thời gian khảo sát tập trung trong 2,5 tháng (từ 08/10/2022 đến 22/12/2022) tại một nhà xưởng, chưa theo dõi biến động tỷ lệ hao hụt theo các mùa khí hậu khác nhau trong năm.
  • Chưa khảo sát sâu sự biến thiên độ ẩm và ứng suất dư bên trong ván ghép nhiều lớp ảnh hưởng đến độ cong vênh lâu dài sau khi hoàn thiện sơn phủ.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng khảo sát tỷ lệ lợi dụng gỗ và định mức tiêu hao cho các dòng sản phẩm đồ gỗ nội thất khác (bàn ghế, giường ngủ, tủ bếp).
  • Nghiên cứu áp dụng các công nghệ liên kết chốt cam tự động hoặc máy gia công trung tâm CNC nhằm giảm tỷ lệ lỗi thủ công tại khâu lắp ráp.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị thực tiễn và học thuật cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên chuyên ngành Chế biến Lâm sản, Công nghệ Gỗ và Thiết kế Nội thất: Là tài liệu tham khảo trực quan về phương pháp lập bảng định mức nguyên vật liệu, phiếu công nghệ sản xuất, phương pháp lấy mẫu thống kê và công thức tính toán tỷ lệ lợi dụng gỗ trong nhà máy chế biến mộc.
  • Cán bộ kỹ thuật và quản lý sản xuất tại các xưởng chế biến gỗ: Cung cấp số liệu đối sánh thực tế về tỷ lệ khuyết tật qua từng công đoạn (pha phôi, tinh chế, lắp ráp, sơn lót, lau glaze, sơn bóng) và các giải pháp hạ quy cách phôi gỗ để tiết kiệm chi phí nguyên liệu.

Câu hỏi thường gặp

1. Kích thước tinh và tổng thể tích gỗ cấu thành sản phẩm Tủ quần áo trong nghiên cứu là bao nhiêu? Sản phẩm Tủ quần áo có kích thước tinh tổng thể gồm chiều cao 2890 mm, chiều dài 2198 mm và chiều rộng 600 mm. Sản phẩm được cấu thành từ 5 cụm chi tiết (nóc tủ, thân tủ, hộc kéo, đáy tủ, chân đế) gồm 34 danh mục chi tiết với tổng thể tích gỗ tinh là $0,3748\text{ m³}$.

2. Tổng tỷ lệ lợi dụng gỗ trong quy trình sản xuất tủ quần áo đạt mức bao nhiêu phần trăm? Tổng tỷ lệ lợi dụng gỗ của toàn bộ quy trình sản xuất là 67,71%. Trong đó, tỷ lệ lợi dụng gỗ ở công đoạn pha phôi đạt 84,49% và ở công đoạn tinh chế đạt 80,14%.

3. Khuyết tật nào chiếm tỷ lệ cao nhất trong nguồn nguyên liệu gỗ Walnut đầu vào tại xưởng? Trong 270 tấm gỗ Walnut khảo sát, khuyết tật nứt tét chiếm tỷ lệ cao nhất với 4,81% (13 tấm không đạt), tiếp theo là mắt chết (2,95%), mắt sống (2,22%), tim gỗ (2,22%), cong vênh (1,85%), lẹm vỏ (1,48%) và mục chiếm tỷ lệ thấp nhất là 1,11% (3 tấm).

4. Công đoạn sản xuất nào có tỷ lệ phát sinh khuyết tật cao nhất và nguyên nhân do đâu? Công đoạn lắp ráp có tỷ lệ khuyết tật cao nhất với 3,94% (so với pha phôi 1,97%, tinh chế 2,02% và trang sức bề mặt 1,33%). Nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ sai lệch vị trí khoan định vị chân vít, thao tác bắn vít quá lực gây nứt toác bề mặt gỗ và va chạm cơ học trong quá trình gá ghép cụm chi tiết.

5. Quy trình sản xuất ván Walnut ghép phục vụ gia công tủ quần áo gồm những bước nào? Quy trình sản xuất ván ghép trải qua 9 bước tuần tự: Nguyên liệu gỗ Walnut xẻ sấy $\rightarrow$ Cắt ngắn $\rightarrow$ Rong cạnh $\rightarrow$ Bào 2 mặt trên, dưới $\rightarrow$ Lựa phôi $\rightarrow$ Lăn keo $\rightarrow$ Ghép tấm $\rightarrow$ Ổn định ván $\rightarrow$ Thành phẩm ván ghép.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Bạch Phước Thiện đã phản ánh toàn diện bức tranh công nghệ sản xuất tủ quần áo gỗ Walnut ghép tại Công ty TNHH TM XD SX Trường Tiền. Nghiên cứu đã xác lập hệ thống dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về định mức chi tiết, tỷ lệ khuyết tật nguyên liệu đầu vào ($15,48%$) và tổng tỷ lệ lợi dụng gỗ của quy trình đạt $67,71%$. Các giải pháp cải tiến cữ chặn gá đặt, hạ quy cách tận dụng phôi và hoàn thiện quy trình gia công có tính khả thi cao, góp phần hạ giá thành sản xuất và nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nguyên liệu gỗ cho doanh nghiệp.